JP2019524957A - シラン官能性ポリマーポリウレタン - Google Patents
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Abstract
Description
A)固形分基準で、0.01〜30.0mgKOH/gのDIN EN ISO 2114:2002−06により決定される酸価を有する少なくとも1種のポリマーポリオールと、
B)少なくとも1個のカルボキシル反応性基を有し、少なくとも1個のエポキシ基、カルボジイミド基および/または2−オキサゾリン基を含有する少なくとも1種の化合物
を反応させて反応生成物を得て、反応生成物を
C)少なくとも1種のアルコキシシラン官能性イソシアネート
と反応させることを含む方法を提供する。
R1、R2およびR3は互いに独立に、酸素、硫黄、窒素の群の最大3個のヘテロ原子を含有していてもよい、最大18個の炭素原子を有する、同一のまたは異なる飽和または不飽和の直鎖または分岐の脂肪族または脂環式または置換されていてもよい芳香族または芳香脂肪族基、好ましくは各場合で、最大3個の酸素原子を含有してもよい、最大6個の炭素原子を有するアルキル基および/または最大6個の炭素原子を有するアルコキシ基、特に好ましくは各場合でメチル、メトキシおよび/またはエトキシを表し、但し、基R1、R2およびR3の少なくとも1つは酸素原子を介してケイ素原子に結合しており、
Xは最大6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する直鎖または分岐の有機基、特に好ましくはプロピレン基(−CH2−CH2−CH2−)を表す)
の少なくとも1種の化合物である。
ここで、式(II)および(III)において、
R1、R2およびR3は互いに独立に、酸素、硫黄、窒素の群の最大3個のヘテロ原子を含有していてもよい、最大18個の炭素原子を有する、同一のまたは異なる飽和または不飽和の直鎖または分岐の脂肪族または脂環式または置換されていてもよい芳香族または芳香脂肪族基、好ましくは各場合で、最大3個の酸素原子を含有してもよい、最大6個の炭素原子を有するアルキル基および/または最大6個の炭素原子を有するアルコキシ基、特に好ましくは各場合でメチル、メトキシおよび/またはエトキシを表し、但し、基R1、R2およびR3の少なくとも1つは酸素原子を介してケイ素原子に結合しており、
Xは最大6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する直鎖または分岐の有機基、特に好ましくはプロピレン基(−CH2−CH2−CH2−)を表し、
Yは4〜18個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐の、脂肪族もしくは脂環式基、または6〜18個の炭素原子を有する置換されていてもよい芳香族もしくは芳香脂肪族基、好ましくは6〜13個の炭素原子を有する直鎖または分岐の、脂肪族または脂環式基を表し、
ここで、一般式(III)の化合物が、好ましくは一般式(II)および(III)の化合物の総質量の2重量%〜15重量%、特に好ましくは2重量%〜10重量%の割合を占める。
ここで、式(IV)および(V)において、
R1、R2およびR3は互いに独立に、酸素、硫黄、窒素の群の最大3個のヘテロ原子を含有していてもよい、最大18個の炭素原子を有する、同一のまたは異なる飽和または不飽和の直鎖または分岐の脂肪族または脂環式または置換されていてもよい芳香族または芳香脂肪族基、好ましくは各場合で、最大3個の酸素原子を含有してもよい、最大6個の炭素原子を有するアルキル基および/または最大6個の炭素原子を有するアルコキシ基、特に好ましくは各場合でメチル、メトキシおよび/またはエトキシを表し、但し、基R1、R2およびR3の少なくとも1つは酸素原子を介してケイ素原子に結合しており、
Xは最大6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する直鎖または分岐の有機基、特に好ましくはプロピレン基(−CH2−CH2−CH2−)を表し、
Yは4〜18個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐の、脂肪族もしくは脂環式基、または6〜18個の炭素原子を有する置換されていてもよい芳香族もしくは芳香脂肪族基、好ましくは6〜13個の炭素原子を有する直鎖または分岐の、脂肪族または脂環式基を表し、
ここで、一般式(V)の化合物が、好ましくは一般式(IV)および(V)の化合物の総質量の2重量%〜15重量%、特に好ましくは2重量%〜10重量%の割合を占める。
特に明言しない限り、全ての百分率は重量に基づく。
ポリマーポリオールA)
ポリマーポリオールA1)
34.0%のヒドロキシエチルメタクリレート、25.1%のn−ブチルアクリレート、40.0%のスチレンおよび0.9%のアクリル酸から調製したポリアクリレートポリオールの酢酸ブチル中70%溶液。
OH価(OH含量) 98mg KOH/g(3.0%)
当量:572g/eq OH
酸価:7.5mg KOH/g
粘度(23℃):3500mPas
23.2%のヒドロキシプロピルメタクリレート、29.6%のn−ブチルアクリレート、44.7%のスチレン、1.9%のメチルメタクリレートおよび0.6%のアクリル酸から調製したポリアクリレートポリオールのソルベントナフサ100中60%溶液。
OH価(OH含量) 53mg KOH/g(1.6%)
当量:1062g/eq OH
酸価:4.0mg KOH/g
粘度(23℃):2800mPa
32.5%のヒドロキシエチルメタクリレート、24.5%のn−ブチルアクリレート、41.9%のスチレンおよび1.1%のアクリル酸から調製した63重量部のポリアクリレートポリオールと10.0%のアジピン酸、20.2%の2−エチルヘキサン酸、41.2%のトリメチロールプロパン、27.0%の無水フタル酸および1.6%の無水マレイン酸から調製した37重量部のポリエステルポリオールの混合物の酢酸ブチル/キシレン(3:1)中65%溶液。
OH価(OH含量) 96mg KOH/g(2.9%)
当量:585g/eq OH
酸価:9.0mg KOH/g
粘度(23℃):3000mPas
11.9%のアジピン酸、33.7%のイソフタル酸、10.7%のトリメチロールプロパン、37.7%のヘキサン−1,6−ジオールおよび6.0%の無水フタル酸から調製した無溶剤ポリエステルポリオール。
当量:392g/eq OH
酸価:1mg KOH/g
粘度(23℃):3500mPas
カルボキシル反応性化合物B)
カルボキシル反応性化合物B1)
ジ(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド(Stabaxol(登録商標)I、Rheinchemie Rheinau GmbH、ドイツ)
カルボジイミド含量:20.4%(−N=C=N−、分子量=40として計算)
カルボキシル反応性化合物B2)
2−エチルヘキシルグリシジルエーテル(Sigma−Aldrich Chemie GmbH、ドイツ)
エポキシド含量:23.1%(C2H3O、分子量=43として計算)
アルコキシシラン官能性イソシアネートC)
アルコキシシラン官能性イソシアネートC1)
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)1680g(10mol)を、乾燥窒素下、80℃の温度で、メルカプトプロピルトリメトキシシラン196g(1.0mol)と混和し、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)0.05g(25ppm)を添加した後、完全転化に相当する42.5%のNCO含量が達成されるまで、混合物を1時間撹拌した。その後、未転化モノマーHDIを、温度140℃および圧力0.1mbarの薄膜蒸発器で除去した。これにより、以下の特徴を有する実質的に無色透明のイソシアナトシランが得られた:
NCO含量:11.2%
モノマーHDI:0.19%
粘度(23℃):80mPa
ビス付加物の割合:4.1%
Si含量(計算値):8.1%
アルコキシシラン官能性イソシアネートC2)
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)1680g(10mol)を、乾燥窒素下、80℃の温度で、メルカプトプロピルトリエトキシシラン238g(1.0mol)と混和し、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)0.05g(25ppm)を添加した後、完全転化に相当する41.6%のNCO含量が達成されるまで、混合物を1時間撹拌した。その後、未転化モノマーHDIを、温度140℃および圧力0.1mbarの薄膜蒸発器で除去した。これにより、以下の特徴を有する実質的に無色透明のイソシアナトシランが得られた:
NCO含量:9.8%
モノマーHDI:0.15%
粘度(23℃):92mPa
ビス付加物の割合:7.8%
Si含量(計算値):7.6%
アルコキシシラン官能性イソシアネートC3)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)2220g(10mol)を、乾燥窒素下、80℃の温度で、メルカプトプロピルトリメトキシシラン196g(1.0mol)と混和し、ジブチルスズ(IV)ジラウレート(DBTL)0.06g(25ppm)を添加した後、完全転化に相当する33.0%のNCO含量が達成されるまで、混合物を3時間撹拌した。その後、未転化モノマーIPDIを、温度150℃および圧力0.1mbarの薄膜蒸発器で除去した。これにより、以下の特徴を有する実質的に無色透明のイソシアナトシランが得られた:
NCO含量:9.7%
モノマーIPDI:0.23%
粘度(23℃):5400mPas
ビス付加物の割合:4.8%
Si含量(計算値):6.9%
アルコキシシラン官能性イソシアネートC4)
3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン(Geniosil(登録商標)GF 40、Wacker Chemie AG、ドイツ)
NCO含量:20.1%(理論値:20.4%)
Si含量(計算値):13.6%
例1(非発明)
酢酸ブチル345g、水捕捉剤としてのオルトギ酸トリエチル9.5gおよび触媒としてのジブチルスズ(IV)ジラウレート(DBTL)0.06gと共にアルコキシシラン官能性イソシアネートC1)375.0g(1.0val)を、乾燥窒素下、80℃で最初に装入し、ポリマーポリオールA1)572g(1.0val)と30分間にわたって混和し、添加が完了したら、この温度での継続した撹拌に供した。約2時間の反応時間後、反応バッチの著しい粘度上昇が観察できた。2.5時間後、反応混合物は完全なゲル化を受け、もはや撹拌できなかった。
ポリマーポリオールA1)572g(1.0val)をブチルアセテート200gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当するStabaxol(登録商標)I15gを添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
固形分:60%
粘度(23℃):1450mPas
Si含量(計算値):3.8%(固形分基準)
酢酸ブチル250g、水捕捉剤としてのオルトギ酸トリエチル10gおよび触媒としてのDBTL0.08gと共にアルコキシシラン官能性イソシアネートC1)375.0g(1.0val)を、乾燥窒素下、80℃で最初に装入し、ポリマーポリオールA2)1062g(1.0val)と30分間にわたって混和し、添加が完了したら、この温度での継続した撹拌に供した。1.5時間の反応時間後、反応バッチの著しい粘度上昇が観察できた。2時間後、反応混合物は完全なゲル化を受け、もはや撹拌できなかった。
ポリマーポリオールA2)1062g(1.0val)をブチルアセテート200gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当するStabaxol(登録商標)I14.8gを添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
固形分:60%
粘度(23℃):3250mPa
Si含量(計算値):2.9%(固形分基準)
酢酸ブチル238g、水捕捉剤としてのオルトギ酸トリエチル6.0gおよび触媒としてのジブチルスズ(IV)ジラウレート(DBTL)0.05gと共に3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン(アルコキシシラン官能性イソシアネートC4))209.0g(1.0val)を、乾燥窒素下、80℃で最初に装入し、ポリマーポリオールA1)572g(1.0val)と30分間にわたって混和し、添加が完了したら、この温度での継続した撹拌に供した。約1時間の反応時間後、反応バッチの著しい粘度上昇が観察できた。2時間後、反応混合物は完全なゲル化を受け、もはや撹拌できなかった。
ポリマーポリオールA1)572g(1.0val)をブチルアセテート200gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当するStabaxol(登録商標)I15gを添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
固形分:60%
粘度(23℃):1320mPas
Si含量(計算値):4.5%(固形分基準)
ポリマーポリオールA3)585g(1.0val)をブチルアセテート200gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当するStabaxol(登録商標)I18.4gを添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
固形分:60%
粘度(23℃):2900mPa
Si含量(計算値):3.9%(固形分基準)
ポリマーポリオールA4)392g(1.0val)をブチルアセテート350gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当するStabaxol(登録商標)I1.4gを添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
固形分:60%
粘度(23℃):2450mPa
Si含量(計算値):3.9%(固形分基準)
ポリマーポリオールA1)572g(1.0val)をブチルアセテート200gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当するStabaxol(登録商標)I15gを添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
固形分:60%
粘度(23℃):1450mPas
Si含量(計算値):3.9%(固形分基準)
ポリマーポリオールA1)572g(1.0val)をブチルアセテート200gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当するStabaxol(登録商標)I15gを添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
固形分:60%
粘度(23℃):1840mPa
Si含量(計算値):3.7%(固形分基準)
ポリマーポリオールA1)572g(1.0val)をブチルアセテート200gで希釈し、カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比1:1に相当する2−エチルヘキシルグリシジルエーテル13.5g(0.077val)を添加した後、乾燥窒素下、50℃で3時間撹拌した。
粘度(23℃):1370mPa
Si含量(計算値):4.0%(固形分基準)
Claims (15)
- シラン含有ポリウレタンを調製する方法であって、
A)固形分基準で、0.01〜30.0mgKOH/gのDIN EN ISO 2114:2002−06により決定される酸価を有する少なくとも1種のポリマーポリオールと、
B)少なくとも1個のカルボキシル反応性基を有し、少なくとも1個のエポキシ基、カルボジイミド基および/または2−オキサゾリン基を含有する少なくとも1種の化合物
を反応させて反応生成物を得て、前記反応生成物を
C)少なくとも1種のアルコキシシラン官能性イソシアネート
と反応させることを含む方法。 - 前記ポリマーポリオールA)が270〜22000g/molの数平均分子量Mnを有する少なくとも二官能性ポリマーポリオールであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーポリオールA)がポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよび/またはポリアクリレートポリオールであることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 少なくとも1個のカルボキシル反応性基を有する前記化合物B)が、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアネートおよび/または1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネートに基づく少なくとも1種のモノ−またはポリカルボジイミドであり、特に好ましくはジ(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミドであることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- カルボキシル基とカルボキシル反応性基の当量比を1.5:1〜1:5、好ましくは1.2:1〜1:2、特に好ましくは1.1:1〜1:1.1に維持しながら、前記ポリマーポリオールA)とカルボキシル反応性基を有する前記少なくとも1種の化合物B)の反応が行われることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 使用される前記アルコキシシラン官能性イソシアネートC)が、正確に1個のイソシアネート基と、正確に1個の、少なくとも1個のアルコキシ置換基を有するシラン基とを含む少なくとも1種の化合物であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記式(I)中、R1、R2およびR3が互いに独立に、最大3個の酸素原子を含有してもよい、同一のまたは異なる、最大6個の炭素原子を有するアルキル基および/または最大6個の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、但し、前記基R1、R2およびR3の少なくとも1つがアルコキシ基であり、
Xが1〜4個の炭素原子を有する直鎖または分岐の有機基を表す
ことを特徴とする、請求項7に記載の方法。 - 使用される前記アルコキシシラン官能性イソシアネートC)が、一般式(II)の少なくとも1種の化合物
ここで、式(II)および(III)において、
R1、R2、R3およびXは式(I)について請求項7に定義される通りであり、好ましくは式(I)について請求項8に定義される通りであり、
Yは4〜18個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐の、脂肪族もしくは脂環式基、または6〜18個の炭素原子を有する置換されていてもよい芳香族もしくは芳香脂肪族基を表し、
ここで、前記一般式(III)の化合物が、好ましくは前記一般式(II)および(III)の化合物の総質量の2重量%〜15重量%の割合を占めることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 使用される前記アルコキシシラン官能性イソシアネートC)が、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランおよび/または3−メルカプトプロピルトリエトキシシランと1,5−ジイソシアナトペンタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサン、2,4’−および/または4,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタンまたはこれらのジイソシアネートの任意の所望の混合物の少なくとも1種の反応生成物であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 使用される前記アルコキシシラン官能性イソシアネートC)が、一般式(IV)の少なくとも1種の化合物
ここで、式(IV)および(V)において、
R1、R2、R3およびXは式(I)について請求項7に定義される通りであり、好ましくは式(I)について請求項8に定義される通りであり、
Yは請求項9で式(II)および(III)について定義される通りであり、
ここで、前記一般式(V)の化合物が、前記一般式(IV)および(V)の化合物の総質量の2重量%〜15重量%の割合を占めることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記反応生成物と前記アルコキシシラン官能性イソシアネートC)の反応を、イソシアネート基とヒドロキシル基の当量比を0.7:1〜1.5:1、好ましくは0.8:1〜1.2:1、特に好ましくは0.9:1〜1.1:1、極めて特に好ましくは1:1〜1.05:1に維持しながら行うことを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から12のいずれか一項に記載の方法によって調製されるまたは調製可能なシラン含有ポリウレタン。
- 架橋性バインダーを調製するため、好ましくはラッカー、シーラントまたは接着剤用の架橋性原料を調製するための、請求項13に記載のシラン含有ポリウレタンの使用。
- 請求項13に記載のシラン含有ポリウレタンを含有する架橋性バインダー。
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